Mikroskop – kaj je, vrste, delovanje in uporaba
Mikroskop je znanstveni instrument. Z njim so majhni predmeti videti večji. Tako lahko ljudje vidijo majhne stvari. Med ljudmi, ki pri svojem delu pogosto uporabljajo mikroskope, so zdravniki in znanstveniki. Tudi učenci pri pouku naravoslovja, kot je biologija, uporabljajo mikroskope za preučevanje majhnih stvari. Prvi mikroskopi so imeli le eno lečo in se imenujejo preprosti mikroskopi. Sestavljeni mikroskopi imajo vsaj dve leči. Pri sestavljenem mikroskopu se leča, ki je bližje očesu, imenuje okular. Leča na drugem koncu se imenuje objektiv. Leči se pomnožita, tako da okular z 10x in objektiv s 40x skupaj omogočata 400-kratno povečavo.
Pod mikroskopom se stvari zdijo večje, kot so, in sicer do približno 1000-krat večje. To je veliko močnejše od povečevalnega stekla, ki deluje kot preprost mikroskop.
Vrste mikroskopov
Obstaja več vrst mikroskopov, ki se razlikujejo po načinu delovanja in po tem, kaj lahko pokažejo:
- Svetlobni (optni) mikroskop – uporablja vidno svetlobo in steklene leče. To so najpogostejši mikroskopi v šolah in laboratorijih. Z njimi lahko običajno dosežemo povečave do približno 1000×, odvisno od kakovosti leč in uporabe olja za potopitev.
- Sestavljeni mikroskop – oblika svetlobnega mikroskopa s več lečami (okular in objektivi). Omogoča večje povečave in boljšo ločljivost kot preprosti mikroskop.
- Stereo ali disekcijski mikroskop – daje tridimenzionalno sliko vzorca pri nizkih povečavah; uporaben pri razstavljanju ali opazovanju večjih površin, npr. pri entomologiji ali elektroniki.
- Fazno-kontrastni mikroskop – omogoča opazovanje prozornih, neobarvanih vzorcev (npr. živih celic) z izboljšano kontrastnostjo.
- Fluorescenčni mikroskop – uporablja fluorescenčne barve in posebno osvetlitev, da pokaže strukture v celicah; ključen v molekularni biologiji in medicini.
- Elektronski mikroskop – uporablja žarek elektronov namesto svetlobe in doseže veliko večje povečave in ločljivost kot optični mikroskopi. Delimo jih na transmisijske (TEM) in skenirne (SEM). TEM lahko pokaže notranje strukture celic z ločljivostjo v nanometrih; SEM pa daje podrobne tridimenzionalne slike površin.
Kako mikroskop deluje
Mikroskop poveča predmet s pomočjo leč (ali sistemov leč). Pri sestavljenem mikroskopu predmet najprej poveča objektiv, nato pa ta navidezno povečavo še dodatno poveča okular. Pomembna sta dva osnovna pojma:
- Povečava – število, kolikokrat je predmet vizualno večji (npr. 400×).
- Ločljivost – sposobnost mikroskopa, da loči dve zelo blizu ležeči točki kot ločeni; ločljivost pogosto omejuje najmanjšo vidno podrobnost. Pri svetlobnih mikroskopih je meja ločljivosti odvisna od valovne dolžine svetlobe in običajno znaša nekaj sto nanometrov, zato svetlobni mikroskop ne pokaže drobnih podceličnih struktur, ki so manjše od tega.
Glavni deli mikroskopa
- Okular – leča bližje očesu, pogosto z oznako npr. 10×.
- Objektivi – zamenljivi lečni sistemi z različnimi povečavami (npr. 4×, 10×, 40×, 100×). Objektiv z 100× se pogosto uporablja kot oil immersion (potopitvena olje) za boljšo ločljivost pri velikih povečavah.
- Nosilec objektivov (revolver) – omogoča hitro menjavo objektivov.
- Stolček in sponke – držita preparat na mestu.
- Kondenzor in predel za osvetlitev – usmerjata svetlobo na vzorec; pravilna nastavitev kondenzorja izboljša kontrast in ločljivost.
- Gumbi za ostrenje – grobo in fino ostrenje za nastavljanje razdalje med objektivom in vzorcem.
Uporaba mikroskopov
Mikroskopi imajo širok spekter uporab:
- Medicina: diagnostika okužb, pregled krvi, histološke preiskave tkiv.
- Biologija in raziskave: preučevanje celic, tkiv, mikroorganizmov in molekularnih struktur.
- Izobraževanje: pouk v šolah in na univerzah, učenje osnov mikroskopije.
- Industrija in materiali: pregledovanje površin, analiza napak, kvalitativne in kvantitativne meritve.
- Forenzika: analiza vlaknenih vzorcev, ostankov, delcev.
Priprava vzorcev in tehnike
Pri delu z mikroskopom je pogosto treba vzorce pripraviti: rezanje, barvanje, fiksiranje ali nanašanje na nosilec (preparat). Različne tehnike (npr. barvanje po Gramu, fluorescentno označevanje, vitrifikacija za elektronske mikroskope) razkrijejo različne vidike vzorca.
Vzdrževanje in varnost
- Predmeti in leče so občutljivi — uporabljajte le specializirana čistilna sredstva in mehke krpice za čiščenje optike.
- Pri uporabi olje potopitvenih objektivov odstranite olje takoj po uporabi, da ne poškodujete leč.
- Elektronski mikroskopi zahtevajo posebne pogoje (vakuum, stabilno napajanje) in delo izvajajo usposobljeni strokovnjaki.
- Pri delu z okužbami ali toksičnimi snovmi upoštevajte laboratorijske varnostne ukrepe: rokavice, zaščitna očala, pravilno odstranjevanje odpadkov.
Osnovni koraki pri uporabi svetlobnega mikroskopa
- Postavite preparat na stolček in ga pritrdite s sponkami.
- Začnite z nizko povečavo (npr. 4× ali 10× objektiv) in poiščite vzorec.
- Uporabite grobo ostrenje, nato preklopite na višjo povečavo in uporabite fino ostrenje.
- Prilagodite kondenzor in osvetlitev za najboljši kontrast.
- Če uporabljate olje potopitveni objektiv, dodajte kapljico olja med objektiv in preparat le, ko ste našli in izostrili interesno področje pri visokih povečavah.
Mikroskop je torej nepogrešljivo orodje za odkrivanje mikrosveta. Z razumevanjem osnovnih delov, pravilne priprave vzorcev in primernih tehnik opazovanja lahko dobimo zanesljive in koristne informacije o strukturi in lastnostih zelo majhnih predmetov.
Elektronski mikroskop
Svetlobni mikroskop Bausch in Lomb iz leta 1915
Vrste mikroskopov
Obstaja veliko vrst mikroskopov. Najpogostejša vrsta mikroskopa je sestavljeni svetlobni mikroskop. V sestavljenem svetlobnem mikroskopu je predmet osvetljen: nanj se vrže svetloba. Uporabnik gleda sliko, ki jo tvori predmet. Svetloba gre skozi dve leči in sliko poveča.
Druga najpogostejša vrsta je nekaj vrst elektronskih mikroskopov. Transmisijski elektronski mikroskopi (TEM) usmerjajo katodne žarke v predmet, ki ga opazujemo. Ta prenaša informacije o tem, kako je predmet videti, v magnetno "lečo". Slika se nato poveča na televizijskem zaslonu. Skenirni elektronski mikroskopi prav tako izstreljujejo elektrone v predmet, vendar v enem samem snopu. Ti ob udarcu v predmet izgubijo svojo moč, zaradi izgube moči pa nastane nekaj drugega - običajno rentgensko sevanje. Ta se zazna in poveča na zaslonu. Skenirni tunelski mikroskopi so bili izumljeni leta 1984.
Fluorescenčni mikroskop je posebna vrsta svetlobnega mikroskopa. Leta 2014 so Nobelovo nagrado za kemijo prejeli Eric Betzig, William Moerner in Stefan Hell za "razvoj superresolventne fluorescenčne mikroskopije". V utemeljitvi je zapisano, da so z njim "optično mikroskopijo prenesli v nanodimenzijo".
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je mikroskop?
O: Mikroskop je znanstveni instrument, ki majhne predmete poveča in omogoča, da ljudje vidijo majhne stvari.
V: Kdo pri svojem delu običajno uporablja mikroskope?
O: Zdravniki in znanstveniki so med ljudmi, ki pri svojem delu pogosto uporabljajo mikroskope.
V: Katere vrste študentov naravoslovja pri svojem študiju uporabljajo mikroskope?
O: Učenci naravoslovnih predmetov, kot je biologija, prav tako uporabljajo mikroskope za preučevanje majhnih stvari.
V: Kakšna je razlika med preprostim in sestavljenim mikroskopom?
O: Enostavni mikroskop ima le eno lečo, medtem ko ima sestavljeni mikroskop vsaj dve leči.
V: Kako se imenujejo leče v sestavljenem mikroskopu?
O: Objektiv, ki je bližje očesu, se imenuje okular, objektiv na drugem koncu pa objektiv.
V: Kako delujeta leči v sestavljenem mikroskopu, da povečata predmete?
O: Leče se pomnožijo, tako da okular z 10-kratno povečavo in objektiv s 40-kratno povečavo skupaj omogočita 400-kratno povečavo.
V: Kako močno lahko mikroskop poveča predmete v primerjavi s povečevalnim steklom?
O: Z mikroskopom se lahko stvari zdijo večje, kot so, in sicer približno 1000-krat večje, kar je veliko močneje kot s povečevalnim steklom, ki deluje kot navaden mikroskop.
